Question

7．氯化銅、氯化亞銅是重要的化工原料，可用作有機(jī)合成催化劑．
I．實(shí)驗(yàn)室中以粗銅（含雜質(zhì)鐵）為原料制備銅的氯化物．現(xiàn)用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)儀器及藥品來制備純凈、干燥的氯氣，并與粗銅反應(yīng)（鐵架臺(tái)、鐵夾、酒精燈已省略）．

請(qǐng)回答：
（1）裝置A中儀器Z的名稱為圓底燒瓶．
（2）按氣流方向連接各儀器，接口順序?yàn)椋篴→d、e→h、i→f、g→b．
（3）簡述檢驗(yàn)裝置A氣密性的操作：利用止水夾夾住導(dǎo)氣管的橡皮管，從長頸漏斗中加水至漏斗內(nèi)外形成液面高度差，一段時(shí)間內(nèi)，液面高度差不變，說明氣密性良好．
（4）D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl₂、2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃．
（5）反應(yīng)后，裝置B中溶液具有漂白、消毒作用，若用鋼鐵（含F(xiàn)e、C）制品盛裝該溶液會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，鋼鐵制品表面生成紅褐色沉淀，溶液會(huì)失去漂白、殺菌消毒功效．該電化學(xué)腐蝕過程中正極反應(yīng)式為ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-．
Ⅱ．將上述實(shí)驗(yàn)制得的固體產(chǎn)物按如圖2的流程操作，請(qǐng)回答：
（1）用稀鹽酸溶解固體的原因?yàn)橐种艭u²⁺、Fe³⁺水解．
（2）已知CuCl難溶于水，由溶液2制CuCl的離子方程式為：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-．
（3）用下面的方法測(cè)定固體產(chǎn)物中的CuCl₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
取2.00mL溶液2轉(zhuǎn)移到錐形瓶中，再加入過量的20%KI溶液，再滴入幾滴淀粉溶液．用0.200mol/LNa₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定．反應(yīng)原理為2Cu²⁺+4I^-═2CuI↓+I₂、I₂+2S₂O₃^2-═S₄O₆^2-+2I^-．重復(fù)滴定3次，平均消耗Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL，則固體產(chǎn)物中CuCl₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為83.1%．（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 I．（1）儀器A為圓底燒瓶；
（2）KMnO₄與濃鹽酸制取的Cl₂含有HCl和H₂O，用飽和食鹽水除去HCl，用濃硫酸除去H₂O，然后Cl₂與Cu反應(yīng)，最后用NaOH溶液吸收未反應(yīng)的Cl₂，防止污染空氣；
（3）利用止水夾夾住導(dǎo)氣管的橡皮管，從長頸漏斗中加水至漏斗內(nèi)外形成液面高度差，一段時(shí)間內(nèi)，液面高度差不變，說明氣密性良好；
（4）D中發(fā)生反應(yīng)有：氯氣與Cu反應(yīng)生成氯化銅，與Fe反應(yīng)生成氯化鐵；
（5）裝置B吸收未反應(yīng)的氯氣，反應(yīng)生成NaCl、NaClO，NaClO具有漂白性，鋼鐵制品表面生成紅褐色沉淀、溶液會(huì)失去漂白、殺菌消毒功效，說明ClO^-在正極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)生產(chǎn)Cl^-，由于為堿性條件，還生成OH^-，
Ⅱ．粗銅含有Fe，制備的CuCl₂中含有FeCl₃，CuCl₂和FeCl₃均為強(qiáng)酸弱堿鹽，能發(fā)生水解反應(yīng)，水解產(chǎn)物均有HCl，加稀鹽酸溶解，能抑制氯化銅、氯化鐵水解，加入氫氧化鈉溶液，消耗溶液中H⁺，調(diào)節(jié)pH使雜質(zhì)Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀而除去，溶液2含有CuCl₂，通入一定量的SO₂，生成沉淀CuCl，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，SO₂為還原劑，被氧化為SO₄²?；
（3）由2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂、I₂+2S₂O₃^2-=S₄O₄^2-+2I^-，可得關(guān)系式2n（ClCl₂）～I(xiàn)₂～2n（S₂O₃^2-），據(jù)此計(jì)算200mL溶液中n（ClCl₂），進(jìn)而計(jì)算ClCl₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：I．（1）儀器A為圓底燒瓶，故答案為：圓底燒瓶；
（2）KMnO₄與濃鹽酸制取的Cl₂含有HCl和H₂O，用飽和食鹽水除去HCl，用濃硫酸除去H₂O，然后Cl₂與Cu反應(yīng)，最后用NaOH溶液吸收未反應(yīng)的Cl₂，防止污染空氣，故按氣流方向連接儀器接口順序?yàn)閍→d、e→h、i→f、g→b，故答案為：d；e；h；i；f；g；b；
（3）檢驗(yàn)A裝置氣密性方法為：利用止水夾夾住導(dǎo)氣管的橡皮管，從長頸漏斗中加水至漏斗內(nèi)外形成液面高度差，一段時(shí)間內(nèi)，液面高度差不變，說明氣密性良好，
故答案為：利用止水夾夾住導(dǎo)氣管的橡皮管，從長頸漏斗中加水至漏斗內(nèi)外形成液面高度差，一段時(shí)間內(nèi)，液面高度差不變，說明氣密性良好；
（4）D中發(fā)生反應(yīng)有：氯氣與Cu反應(yīng)生成氯化銅，與Fe反應(yīng)生成氯化鐵，反應(yīng)方程式為：Cu+Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl₂、2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃，
故答案為：Cu+Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuCl₂、2Fe+3Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2FeCl₃；
（5）裝置B吸收未反應(yīng)的氯氣，反應(yīng)生成NaCl、NaClO，NaClO具有漂白性，鋼鐵制品表面生成紅褐色沉淀、溶液會(huì)失去漂白、殺菌消毒功效，說明ClO^-在正極上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)生產(chǎn)Cl^-，由于為堿性條件，還生成OH^-，該電化學(xué)腐蝕過程中正極反應(yīng)式為：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-，故答案為：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-；
Ⅱ．粗銅含有Fe，制備的CuCl₂中含有FeCl₃，CuCl₂和FeCl₃均為強(qiáng)酸弱堿鹽，能發(fā)生水解反應(yīng)，水解產(chǎn)物均有HCl，加稀鹽酸溶解，能抑制氯化銅、氯化鐵水解，加入氫氧化鈉溶液，消耗溶液中H⁺，調(diào)節(jié)pH使雜質(zhì)Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀而除去，溶液2含有CuCl₂，通入一定量的SO₂，生成沉淀CuCl，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，SO₂為還原劑，被氧化為SO₄²?，
（1）由上述分析可知，用稀鹽酸溶解固體的原因是：抑制Cu²⁺、Fe³⁺水解，故答案為：抑制Cu²⁺、Fe³⁺水解；
（2）溶液2含有CuCl₂，通入一定量的SO₂，生成沉淀CuCl，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，SO₂為還原劑，被氧化為SO₄²?，反應(yīng)離子方程式為：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-，故答案為：2Cu²⁺+2Cl^-+SO₂+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuCl↓+4H⁺+SO₄^2-；
（3）由2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂、I₂+2S₂O₃^2-=S₄O₄^2-+2I^-，可得關(guān)系式2n（ClCl₂）～I(xiàn)₂～2n（S₂O₃^2-），故200mL溶液中n（ClCl₂）=n（S₂O₃^2-）=0.02L×0.2mol/L×$\frac{200mL}{2mL}$=0.4mol，則樣品中m（ClCl₂）=0.4mol×135g/mol=54g，則ClCl₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{54g}{65g}$×100%=83.1%，故答案為：83.1%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)方案、化學(xué)工藝流程，涉及對(duì)裝置及操作的分析評(píng)價(jià)、氣密性檢驗(yàn)、電化學(xué)腐蝕、滴定計(jì)算等，側(cè)重于基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用，難度中等．